[發明專利]一種多層耦合結構多波段石墨烯探測器及其制備工藝

有效

• 申請號: 201911157414.4
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110911521B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 楊樹明;索浩;王一鳴;吉培瑞
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L31/113
• 分類號: H01L31/113;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種多層耦合結構多波段石墨烯探測器，其特征在于，包括二氧化硅/硅基底(1)、底層石墨烯(2)、底層金屬納米顆粒(3)、源極(4)、漏極(5)、頂層石墨烯(6)和頂層金屬納米顆粒(7)；其中，

底層石墨烯(2)設置于二氧化硅/硅基底(1)表面上，源極(4)和漏極(5)分別設置于底層石墨烯(2)表面上的兩側，底層金屬納米顆粒(3)設置于源極(4)和漏極(5)之間的底層石墨烯(2)表面上，頂層石墨烯(6)設置于源極(4)、漏極(5)以及底層金屬納米顆粒(3)的表面上，頂層金屬納米顆粒(7)設置于頂層石墨烯(6)表面上；二氧化硅/硅基底(1)上的硅一側還設置有背柵(8)；

通過在源極(4)和漏極(5)上轉移頂層石墨烯(6)，實現由單活性層變為雙活性層；

金屬納米顆粒為金、銀和銅在內的能夠激發局域表面等離激元的金屬納米顆粒；

通過分別調控兩層金屬納米顆粒，改變金屬納米顆粒的尺寸、材料及顆粒間距實現對設定波長入射光選擇性吸收增強及多波段的選擇性光電探測。

2.權利要求1所述的一種多層耦合結構多波段石墨烯探測器的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

1)在二氧化硅/硅基底(1)上的硅一側制備背柵(8)；

2)采用化學氣相沉積法生長石墨烯并轉移到二氧化硅/硅基底(1)上；

3)在步驟2)的石墨烯上利用電子束蒸發沉積一層金屬納米薄膜；

4)將沉積金屬納米薄膜后的樣品在氮氣氛圍下退火，得到底層金屬納米顆粒(3)；

5)在底層金屬納米顆粒(3)兩側的石墨烯兩端制備金屬電極；

6)在金屬電極上轉移一層化學氣相沉積法生長的石墨烯；

7)在步驟6)轉移的石墨烯上利用電子束蒸發沉積一層金屬納米薄膜；

8)將步驟7)沉積金屬納米薄膜后的樣品在氮氣氛圍下退火，得到頂層金屬納米顆粒(7)；

9)利用半導體封裝技術進行引線封裝，從而制備完成該多層耦合結構多波段石墨烯探測器。

3.根據權利要求2所述的一種多層耦合結構多波段石墨烯探測器的制備工藝，其特征在于，步驟3)和步驟7)中，金屬納米薄膜的厚度均為4-15nm。

4.根據權利要求2所述的一種多層耦合結構多波段石墨烯探測器的制備工藝，其特征在于，步驟5)中，采用紫外光刻技術，并結合電子束蒸發及剝離工藝，在石墨烯兩端制備了Cr/Au電極，其中Cr厚20nm，Au厚80nm；Cr作為緩沖材料，增加Au與基底粘合性。

5.根據權利要求2所述的一種多層耦合結構多波段石墨烯探測器的制備工藝，其特征在于，步驟8)中，退火溫度350-500℃，退火時間10-90min。